注塑成型--認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)2014

1、注塑成型,Injection Moulding 沈育才,概述,注塑成型 ：注射兼模塑的成型方法，又稱(chēng)注射成型。,塑料：大多數(shù)熱塑性塑料和某些熱固性塑料，注射成型制品約占塑料制品總重的 20%30% 。 橡膠：在模壓法和移壓法生產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展的，主要注射成型制品有密封圈、帶金屬骨架模制品、減震墊、空氣彈簧和鞋類(lèi)等，也有試用于注射輪胎制品。,注射成型適用原料,概述,1、周期性、間歇式生產(chǎn)過(guò)程，成型周期短（幾秒幾分鐘）； 2、能一次成型形狀復(fù)雜、尺寸精度高、帶有各種金屬或非金屬嵌件的模制品，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 3、生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化操作 。 注射成型是一種比較經(jīng)濟(jì)而先進(jìn)的成型技術(shù)，具有廣闊

2、的發(fā)展前景。,注塑成型特點(diǎn),概述,注塑成型過(guò)程,工藝較為簡(jiǎn)單，重點(diǎn)應(yīng)掌握注塑制品性能的影響因素和機(jī)理， 并加以控制.,概述,注塑成型的必要條件,物料必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模具； 熔體必須有足夠的壓力或流速保證及時(shí)充滿模具。,注射機(jī)的職能和組成,相應(yīng)注塑機(jī)必須具備三個(gè)職能：塑化、注射和成型. 故注塑機(jī)組成部分：注射裝置完成塑化或注射； 合模裝置和模具完成成型基本職能,2注塑成型工藝過(guò)程；,3注塑成型工藝條件；,1注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用 ；,內(nèi)容,1.注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射機(jī)的規(guī)格,注塑機(jī)的規(guī)格以塑機(jī)一次性所能注射出最大注射量或稱(chēng)公稱(chēng)注射量（克數(shù)）為標(biāo)準(zhǔn)，可以從一克以下至幾十公斤.,注射機(jī)的的組成,注射

3、系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)和電器控制系統(tǒng),注射機(jī)的最大注射量或稱(chēng)公稱(chēng)注射量，指注射機(jī)在對(duì)空注射（無(wú)模具）條件下，注射螺桿或柱塞作一次最大注射行程時(shí)，注射系統(tǒng)所能達(dá)到的最大注射量。,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射裝置,合模裝置,液壓傳動(dòng)系統(tǒng),電氣控制系統(tǒng),注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射機(jī)的分類(lèi),按照外形特征分：,同一水平中心線上（臥式） 同一垂直中心線上（立式） 互成角度（90度）（角式）,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,按照塑化方式分：,柱塞式注射機(jī),缺 點(diǎn)： 1 塑化不均； 2 最大注射量受限； 3 注射壓力損失大； 4 注射速度不均；,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,按照塑化方式分：,移動(dòng)螺桿式注射機(jī),借助螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使材料

4、內(nèi)部也摩擦發(fā)熱，塑化均勻；連續(xù)注射量不限；注射壓力和速度均勻；大部分采用。,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射機(jī)的注射系統(tǒng),注射系統(tǒng)組成 ：加料裝置、料筒、螺桿、噴嘴等,注射系統(tǒng)作用：,塑化 能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將規(guī)定數(shù)量的物料均勻地熔融塑化至流動(dòng)狀態(tài)；,注射 以一定的壓力和速度將熔料注射到模具型腔中去；,保壓 注射完畢后，有一段時(shí)間螺桿保持不動(dòng)，以向模腔內(nèi)補(bǔ)充一部分因冷卻而收縮的熔料，使制品密實(shí)和防止模腔內(nèi)的物料反流。,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,加料裝置,料斗有計(jì)量裝置和干燥裝置,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,料筒,塑料受熱和受壓的容器,料筒容積：柱塞式注塑機(jī)，最大柱塞量的68倍 移動(dòng)式螺桿注塑機(jī)，最大柱塞量的23倍,內(nèi)

5、壁光滑呈現(xiàn)流線型，減少流動(dòng)阻力.,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,螺桿（與擠出機(jī)螺桿相比）,1、螺桿作用：供料、塑化以及傳遞注射壓力,2、加料段長(zhǎng)，約為螺桿長(zhǎng)度一半，因螺桿軸向位移；,3、螺槽深，提高生產(chǎn)率；,4、注射機(jī)螺桿的運(yùn)動(dòng)方式：既作轉(zhuǎn)動(dòng)又作平移；,5、注射螺桿頭部形式不同，熔體粘度大，錐形機(jī)頭，熔體粘度 小，止逆環(huán)，防止熔料積存和沿螺槽回流。,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,噴嘴,聯(lián)結(jié)料筒和模具的過(guò)渡部件,作用: 將熔料的壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樗俣饶埽谷哿汐@得高速遠(yuǎn)射程； 具有補(bǔ)縮作用，在壓力保持階段，有少量的熔料經(jīng)噴嘴向模腔 補(bǔ)縮； 使物料受到較大的剪切作用，因而獲得進(jìn)一步的塑化。,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與

6、作用,注射機(jī)的合模系統(tǒng),組成： 導(dǎo)柱（又稱(chēng)拉桿）、固定模板、移動(dòng)模板、調(diào)模裝置、頂 出裝置和傳動(dòng)裝置等。 作用和要求 鎖緊模具， 提供足夠的合模力和系統(tǒng)剛度，使注射時(shí)不致開(kāi)縫溢 料； 固定模具， 具有足夠安裝模具的模板面積和模具開(kāi)合、取出制品 的行程空間； 啟閉模具， 當(dāng)模具作開(kāi)合移動(dòng)時(shí)，要求具有符合工作要求的移模 速度。 分類(lèi) ：液壓式合模系統(tǒng)、液壓 機(jī)械式合模系統(tǒng)、機(jī)械式合模系統(tǒng),：,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,液壓式鎖模裝置,機(jī)械式鎖模裝置,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,合模力（噸力，千牛頓） 合模力 注射機(jī)合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所施加的最大夾緊力。 合模力是注射機(jī)的又一重要參數(shù)，它在一定程度上反映了注 射機(jī)加工

7、制品能力的大小，所以，有些國(guó)家采用最大合模力作為 注射機(jī)的規(guī)格參數(shù)。 根據(jù)注射機(jī)鎖模力范圍不同，可以將注射機(jī)分為超小 型、小型、 中型、大型和超大型（巨型）等類(lèi)型，,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注射機(jī)的模具系統(tǒng),一般注射模具可由以下幾個(gè)部分組成； 1、成型零部件 2、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 3、澆注系統(tǒng) 4、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu) 5、推出機(jī)構(gòu) 6、加熱和冷卻系統(tǒng) 7、排氣系統(tǒng) 8、支承零部件,注射機(jī)的結(jié)構(gòu)與作用,注塑成型工藝過(guò)程,注塑過(guò)程,1、合模鎖緊,低壓快速,低壓低速,高壓鎖緊,2、注塑裝置前移,3、預(yù)塑計(jì)量過(guò)程,注塑成型工藝過(guò)程,塑化過(guò)程要求： 使物料獲得完全的熔融、充分的混合，達(dá)到規(guī)定的成型溫度，并且溫度

8、分布均勻，無(wú)過(guò)熱分解現(xiàn)象發(fā)生。熔體溫度均一性程度常常是造成注塑制品質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要原因，因而它亦是注射裝置塑化質(zhì)量的衡量條件。,注塑成型工藝過(guò)程,塑化過(guò)程影響因素 ：, 設(shè)備因素,柱塞式注塑機(jī)：注射過(guò)程和塑化過(guò)程同時(shí)完成；柱塞前進(jìn)過(guò)程中，前移的物料既有熔體也有固體；能量大部分來(lái)源于料筒外熱，少部分來(lái)源于柱塞前移過(guò)程中的剪切熱和摩擦熱.,螺桿式注塑機(jī)： 螺桿轉(zhuǎn)速 料筒外熱 預(yù)塑背壓,注塑成型工藝過(guò)程,料筒溫度 ： 料筒加熱是為了使物料塑化并流動(dòng)，但又不能產(chǎn)生熱分解。因此，料筒溫度應(yīng)控制在流動(dòng)溫度（ Tm ）熱分解溫度（ Td ）， 在此溫度范圍內(nèi)，根據(jù)不同情況可選較低或較高值。,TmTd范圍小的塑

9、料（ PVC 等）： 為減小分解，料筒溫度應(yīng)取低些； TmTd范圍大的塑料（ PE PS 等）： 料筒溫度可取高些，以強(qiáng)化塑化。 同種塑料， MFR 較小者（分子量大、分子量分布窄），熔體粘度大，為獲得適宜流動(dòng)性，料筒溫度可取高限，反之則取低限。,注塑成型工藝過(guò)程,分子鏈結(jié)構(gòu)較剛性的塑料（ PC 、PMMA 、PA66 等），其粘流活化能大，即剪切粘度對(duì)溫度較為敏感，故升高溫度有利于降低其熔體粘度，料筒溫度宜取高限。 薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)流程、帶金屬嵌件的制品，因充模困難，料筒溫度宜高些。 螺桿式注塑機(jī)的料筒溫度較柱塞式高10-20。,螺桿行程（計(jì)量行程）,注塑成型工藝過(guò)程,當(dāng)預(yù)塑程序到達(dá)時(shí)，螺

10、桿開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，物料被輸送到螺桿頭部，螺桿在物料的反壓力作用下后退，直到設(shè)定的終止位置為止，螺桿后退的距離稱(chēng)為螺桿行程或計(jì)量行程。物料在螺桿頭部所占有的容積就是螺桿后退所形成的計(jì)量容積，也就是注射容積。因此，制品所需的注射量是用計(jì)量行程來(lái)調(diào)整的。,注塑成型工藝過(guò)程,注射過(guò)程,注射過(guò)程：塑化良好的聚合物熔體，在柱塞或螺桿的壓力作用下，由料筒經(jīng)過(guò)噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入并充滿模腔這一重要而又復(fù)雜的階段。包括注射充模流動(dòng)階段、保壓補(bǔ)縮流動(dòng)階段和切換倒流流動(dòng)階段.,注塑成型工藝過(guò)程,注射充模過(guò)程是螺桿在注射油缸推力作用下，螺桿頭部產(chǎn)生注射壓力，將儲(chǔ)料室中的熔體經(jīng)過(guò)噴嘴、模具流道、澆口注入型腔。此過(guò)程是熔體

11、向模腔高速流動(dòng)的過(guò)程。 注射時(shí)，在螺桿頭部熔體所建立起來(lái)的壓強(qiáng)稱(chēng)注射壓力；螺桿推進(jìn)熔體的速度稱(chēng)注射速度，其流率稱(chēng)注射速率；其行程稱(chēng)注射行程，在數(shù)值上與計(jì)量行程相一致。在注射階段，必須使熔體有足夠的壓力和速度，才能完成好充模過(guò)程，保證制品質(zhì)量。,（1）注射充模流動(dòng)階段,注塑成型工藝過(guò)程,A 熔體在模腔內(nèi)的充模流動(dòng)類(lèi)型,熔體的充模過(guò)程：從聚合物進(jìn)入模腔開(kāi)始到模腔被充滿時(shí)為止，熔體充模的流動(dòng)應(yīng)為層流流動(dòng)。 充模時(shí)熔體在模腔內(nèi)的流動(dòng)類(lèi)型主要由熔體通過(guò)澆口進(jìn)入模腔時(shí)的流速?zèng)Q定。分為快速充模和慢速充模。,注塑成型工藝過(guò)程,慢速充模 熔體以層流形式自澆口向模腔底部逐漸擴(kuò)展，能順利排出空氣，制品質(zhì)量較均勻。但

12、過(guò)慢的速度會(huì)延長(zhǎng)充模時(shí)間，易使熔體在流道中冷卻降溫，引起熔體粘度提高，流動(dòng)性下降，充模不全，并出現(xiàn)分層和結(jié)合不好的熔接痕，影響制品的強(qiáng)度。,注塑成型工藝過(guò)程,快速充模 熔體流首先射向?qū)Ρ?，使熔體流成為湍流，嚴(yán)重的湍流引起噴射而帶人空氣，由于模底先被熔體充滿，模內(nèi)空氣無(wú)法排出而被壓縮，這種高壓高溫氣體會(huì)引起熔體的局部燒傷及分解，使制品質(zhì)量不均勻，內(nèi)應(yīng)力也較大，表面常有裂紋。,注塑成型工藝過(guò)程,B 熔體流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理,充模時(shí)熔體前緣變化的各階段,1開(kāi)始階段；2過(guò)渡階段；3主階段,熔體從澆口處向模腔底部以層流方式推進(jìn)時(shí)，形成擴(kuò)展流動(dòng)的前峰波的形狀可分成三個(gè)典型階段：熔體流前緣 呈圓弧形的初始階段；前

13、緣從圓弧漸變?yōu)橹本€的過(guò)渡階 段；前緣呈直線移動(dòng)的主流充滿模腔的階段。,注塑成型工藝過(guò)程,（2）保壓補(bǔ)縮流動(dòng)階段,當(dāng)高溫熔體充滿模腔以后，就進(jìn)入保壓補(bǔ)縮階段，一直持續(xù)到澆口凍封為止，以便獲取致密制品，即為保壓補(bǔ)縮階段。,保壓階段的特點(diǎn)是：熔體在高壓下慢速流動(dòng)，螺桿有微小的補(bǔ)縮位移，物料隨冷卻和密度增大使制品逐漸成型。在保壓階段，熔體流速成很小，不起主導(dǎo)作用，而壓力卻是影響過(guò)程的主要因素，在此壓力作用下，模腔中的熔體得到因冷卻而補(bǔ)縮，制品得到壓縮與增密。在此過(guò)程中，保壓壓力起主導(dǎo)作用。,注塑成型工藝過(guò)程,保壓壓力,在保壓階段，保壓壓力必須足夠大時(shí)才能克服澆口阻力進(jìn)行補(bǔ)縮，而澆口阻力由于熔體粘度增加

14、而加大。提高保壓壓力會(huì)使凝固推遲，有助于減少制品收縮率。 保壓壓力對(duì)制品的密度也有很大的影響，提高保壓壓力，可以提高制品的密度；持續(xù)的壓縮作用能促進(jìn)制品內(nèi)各部分熔體 更好的熔合，而對(duì)提高制品的力學(xué)強(qiáng)度也有利；但是保壓壓力過(guò)高會(huì)增加制品的內(nèi)應(yīng)力，使制品難以脫模。,注塑成型工藝過(guò)程,保壓時(shí)間,在保壓的初期階段，制品重量隨保壓時(shí)間的而上升，但達(dá)到一定時(shí)間后，則重量則不再增加。如果保壓時(shí)間不足，即保壓壓力過(guò)早切換，模內(nèi)熔體在澆口凍封之前發(fā)生倒流，導(dǎo)致制品由于補(bǔ)縮不足而出現(xiàn)孔穴，凹陷及內(nèi)部質(zhì)量下降等，制品收縮率加大，密度變小。但是過(guò)長(zhǎng)的保壓時(shí)間不僅會(huì)延長(zhǎng)成型周期，增加能耗；當(dāng)澆口凝封時(shí)，模腔中的剩余壓力

15、就比較大，以致使脫模困難；而且會(huì)引起澆口處的應(yīng)力集中，制品斷裂。,保壓時(shí)間 與料溫、模溫、流道及澆口大小有密切關(guān)系。通常以制品收縮 率波動(dòng)范圍最小為保壓時(shí)間的最佳值。,注塑成型工藝過(guò)程,（3）切換倒流流動(dòng)階段,發(fā)生在從螺桿開(kāi)始后退到澆口完全凝封之前。,柱塞或螺桿開(kāi)始回移運(yùn)動(dòng)，噴嘴壓力迅速下降到零，這時(shí)若模腔內(nèi)的聚合物還具有一定的流動(dòng)性，澆口內(nèi)的熔體尚未凝固，就會(huì)因?yàn)槟Ｇ粌?nèi)壓力高于流道壓力而出現(xiàn)倒流現(xiàn)象，使模腔內(nèi)壓力很快下降。倒流要一直持續(xù)到澆口內(nèi)的熔體凝固為止。澆口凝封時(shí)模內(nèi)壓力稱(chēng)為封口壓力，這一壓力和與此相對(duì)應(yīng)的聚合物溫度對(duì)制品性能有極大的影響。封口壓力越高，封口料溫越低，有利于降低制品的收

16、縮率，使尺寸精度提高（收縮率?。?，但內(nèi)應(yīng)力大，脫模困難。,封口壓力可通過(guò)保壓時(shí)間和模具溫度來(lái)控制。,(4)冷卻定型階段,注塑成型工藝過(guò)程,即從澆口凝封到打開(kāi)模具之前， 模具被打開(kāi)，但模腔內(nèi)還保持有一定壓力，這壓力稱(chēng)為殘余壓力(模腔壓力和外界壓力之差),A 進(jìn)一步冷卻，使得制品有一定強(qiáng)度和硬度，防止頂出變形和冷卻不均,B 殘余壓力為正值，脫模困難，澆口應(yīng)力集中多； 殘余壓力為負(fù)值，制品表面有氣泡或陷痕。,注塑成型工藝過(guò)程,(5) 注塑周期,完成一次注射模塑過(guò)程所需的時(shí)間,閉模,開(kāi)模,頂出,取制品,柱塞式,壓縮物料,充模,保壓,柱塞后退,保持閉模,螺桿式,注射,保壓,螺桿后退塑化,保持閉模,注塑成

17、型工藝過(guò)程,(6) 制品后處理,原因：,制品壁厚不均，造成冷卻不均，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；注射壓力大等致使制品取向和結(jié)晶不均；,處理方法：,1、熱處理；2、調(diào)濕處理；3、整修。,3.注塑成型工藝條件,溫度,料筒溫度、材料溫度、模具溫度、干燥溫度、油溫度、環(huán)境溫度等,料溫：料筒末端溫度： TmTd之間；,注塑成型工藝條件,噴嘴溫度：,噴嘴有加速熔體和提高溫度的作用。對(duì)噴嘴溫度一般進(jìn)行單獨(dú)控制。 一般噴嘴溫度應(yīng)稍低于料筒最高溫度，防止流延現(xiàn)象。,注塑成型工藝條件,模溫：,模具溫度對(duì)制品的內(nèi)在性能和表觀質(zhì)量影響很大。模具溫度的高低主要取決于塑料的結(jié)晶性、制品尺寸與結(jié)構(gòu)、性 能要求以及工藝條件（料筒和噴嘴溫度、

18、注射速度及壓 力、成型周期等）。,原則上，模具溫度應(yīng)定在塑料的玻璃 化溫度或熱變形溫度以下，以使塑料冷卻定型,注塑成型工藝條件,壓力,注塑壓力、保持壓力、背壓、脫模壓力、開(kāi)模壓力、鎖模壓力等,注塑成型工藝條件,速度：,注射速度、回車(chē)速度、開(kāi)閉模速度、脫模速度等,注射速度與注射壓力是相輔相成的，注射速度大，剪切大，物料溫度高，充模壓力大，生產(chǎn)周期短；但注射速度過(guò)大，會(huì)引起湍流，引發(fā)內(nèi)應(yīng)力，故一般采用中速注射。 熔體粘度大，薄壁、長(zhǎng)流程、形狀復(fù)雜以及澆口尺寸小應(yīng)選用高壓和高注射速度。,注塑成型工藝條件,時(shí)間,注塑時(shí)間、保持時(shí)間、冷卻時(shí)間、干燥時(shí)間、計(jì)量延遲時(shí)間等,注塑周期,注塑時(shí)間（包括充模時(shí)間和保壓時(shí)間）,冷卻時(shí)間（包括加料時(shí)間和后退塑化時(shí)間）,其他時(shí)間,結(jié)晶,注塑成型工藝條件,充模過(guò)程中結(jié)晶的形成：充模過(guò)程開(kāi)始，高聚物熔體進(jìn)入了壁溫低的冷模腔中結(jié)晶先在模壁旁開(kāi)始，然后在注塑物的內(nèi)層進(jìn)行。,注塑成型工藝條件,內(nèi)應(yīng)力,在注射